Drone-mapping: Hoe nauwkeurig kun je meten vanuit de lucht?
19 december, 2022
“Zeg Robbert, zegt de eigenaar van een zandwinningsbedrijf, “hoe weet jij nou zeker dat jouw drone data nauwkeurig zijn en welke nauwkeurigheid heb ik nodig voor mijn project?” In deze blog willen we antwoord geven op deze vragen en gaan we kort in op de techniek die hieraan ten grondslag ligt.
Om te begrijpen hoe nauwkeurig een drone map is, is het van belang om eerst te begrijpen hoe drone maps gecreëerd worden. De techniek die hierachter zit heet fotogrammetrie. Fotogrammetrie is de wetenschap van het creëren van kaarten op basis van luchtfoto’s. Op deze kaarten kunnen vervolgens inspecties of metingen worden uitgevoerd.
Fotogrammetrie
Een typische drone-mapping vlucht bestaat uit een drone, uitgerust met een digitale camera die een vooraf ingepland route vliegt. De drone maakt tijdens zijn vlucht foto’s met een bepaalde horizontale en verticale overlap. Deze foto’s worden vervolgens geprocessed met fotogrammetrie software die de foto’s aan elkaar plakt, ook wel ‘stitchen’ genoemd. De ‘stitching software’ zoekt in de overlapping van de foto’s naar unieke kenmerken en objecten op de grond om deze letterlijk aan elkaar te kunnen plakken tot een zogenaamde orthofoto. De software genereert echter niet alleen orthofoto’s maar ook topografische contourlijnen, digitale terrein modellen (DTM), digitale surface modellen (DSM) en 3D scans.
De definitie van drone map nauwkeurigheid
Relatieve nauwkeurigheid
De relatieve nauwkeurigheid staat voor de nauwkeurigheid van een punt in een map relatief tot een ander punt in dezelfde map. Wanneer we onszelf afvragen: “Hoe lang is dit muurtje?”, “Wat is het oppervlak van dit perceel” of “Wat is het volume van dit zanddepot?” dan maakt het voor de nauwkeurigheid van de map niet uit waar deze zich in de wereld bevindt, zolang de map maar consistent is met zichzelf.
Absolute nauwkeurigheid
De absolute nauwkeurigheid daarentegen staat voor de nauwkeurigheid van een punt in de map ten opzichte van een positie in de echte wereld. Als een map een hoge
absolute nauwkeurigheid heeft dan zullen de latitude en longitude (de geologische ligging op de wereld) gegevens van een punt op de kaart goed overeenkomen met de daadwerkelijke gps-locatie in de echte wereld. Dit is bijvoorbeeld van belang wanneer je mapt voor bouwkundige toepassingen. Hierbij moeten de drone maps namelijk één op één corresponderen met de bouwtekeningen.
Om zowel een hoge absolute als relatieve nauwkeurigheid te kunnen garanderen maken wij gebruik van zogenaamde Ground Control Points en specialistische drone systemen voorzien van RTK (Real Time Kinematic). Hier komen wij in een latere blogpost nog uitgebreid op terug, dus stay tuned!
De kwaliteit/resolutie van een drone map
De kwaliteit en resolutie van een drone map zijn direct verbonden aan de zogenaamde Ground Sampeling Distance (GSD). De GSD is de hoogte en breedte van één enkele pixel in een digitale drone map. Deze waarden wordt veelal aangeduid in centimeter per pixel (cm/pixel). Een GSD van 1cm/pixel duidt aan dat één pixel in de verwerkte drone map een resolutie heeft van 1cm in het mapping gebied. Variabelen die effect hebben op deze GSD zijn de vluchthoogte, de resolutie van de camera sensor en de brandpuntsafstand van de lens. Afhankelijk van de drone en camera sensor bereiken wij een GSD van 1cm/pixel bij een vlieghoogte ongeveer 30 tot 40 meter boven grondniveau.
En welke andere zaken hebben effect op de nauwkeurigheid?
Er zijn vele overige variabelen die effect hebben op de nauwkeurigheid van een drone map waaronder de camera specificaties, de hoeveelheid foto’s, het overlap percentage, de vlieghoogte, atmosferische omstandigheden (wind, luchtdruk, luchtdichtheid, bewolking, positie van de zon) en de GPS-signaal sterkte.
Maar welke nauwkeurigheid heb ik nodig voor mijn project?
De doelstellingen van het project geven de doorslag in de benodigde nauwkeurigheid. Bij het ene project heb je een hoge absolute nauwkeurigheid nodig. Denk hierbij aan het inmeten van gebieden waar bouwtekeningen of leidingtracés mee moeten corresponderen. Bij het inmeten van bijvoorbeeld een zanddepot kan een lagere nauwkeurigheid ook voldoende zijn om het doel te realiseren.
Elk project is uniek en daarom is het goed om vooraf te specificeren wat de benodigde outputs moeten zijn, waar en hoe de drone map gebruikt zal worden en welke beslissingen gemaakt zullen worden op basis van de verkregen data.
Er bestaan projecten waarbij de best mogelijke visuele resolutie beelden gekoppeld moeten worden aan millimeter nauwkeurige datasets die zijn ingewonnen door de meest geavanceerde LiDAR scanners op de markt. Om deze reden werken wij samen met dé 3D scan expert van Nederland BIM partners. Hierbij koppelen wij onze hoogresolutie drone data samen met millimeter nauwkeurige pointclouds gewonnen uit LiDAR toepassingen.
Je las een blog van Robbert Kuijper, de technische man binnen Zero Gravity Drone. Benieuwd naar de mogelijkheden van Drone-mapping binnen jouw bedrijf of werkzaamheden? Neem contact met ons op!
Robbert Kuijper
Co-founder | CTO & Pilot
Ready for take off?
We are ready to take off with you.